(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-08
(45)【発行日】2024-11-18
(54)【発明の名称】冷凍システム
(51)【国際特許分類】
F25B 9/06 20060101AFI20241111BHJP
F25B 1/00 20060101ALI20241111BHJP
F25B 1/10 20060101ALI20241111BHJP
F25B 9/00 20060101ALI20241111BHJP
F25B 31/02 20060101ALI20241111BHJP
【ＦＩ】
F25B9/06 J
F25B1/00 341R
F25B1/00 341V
F25B1/00 351N
F25B1/00 361J
F25B1/10 P
F25B9/00 301
F25B31/02 A
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020199624
(22)【出願日】2020-12-01
(65)【公開番号】P2022087607
(43)【公開日】2022-06-13
【審査請求日】2023-11-02
(73)【特許権者】
【識別番号】000148357
【氏名又は名称】株式会社前川製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】植田 翔太
【審査官】西山 真二
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－２１９１２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／００７１３９１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１１／１３５８０５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１０／１４３３４３（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２５Ｂ １／００
Ｆ２５Ｂ １／１０
Ｆ２５Ｂ ９／００
Ｆ２５Ｂ ９／０６
Ｆ２５Ｂ １１／０２
Ｆ２５Ｂ ３１／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷媒経路上に配置された圧縮機ユニットによって圧縮された冷媒を用いて冷熱を発生させるブレイトンサイクルを利用した冷凍システムであって、前記圧縮機ユニットは、
前記冷媒経路に対して互いに並列に配置された複数台の圧縮機と、
前記複数台の圧縮機をそれぞれ駆動するための複数の第１モータと、
前記圧縮機ユニットで圧縮された前記冷媒を膨張可能な膨張機と一体的に構成された膨張機一体型圧縮機と、
前記膨張機一体型圧縮機を駆動するための第２モータと、
を含み、
前記複数台の圧縮機は、前記膨張機一体型圧縮機より多い台数を有し、
前記複数台の圧縮機を制御するための制御装置を備え、
前記制御装置は、前記冷凍システムの起動時に、前記膨張機の入口における前記冷媒の温度に基づいて、前記複数台の圧縮機の一部を動作するように、前記複数台の圧縮機を制御する、冷凍システム。
【請求項2】
前記複数の第１モータ及び前記第２モータは共通である請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項3】
前記制御装置は、起動状態にある前記圧縮機の回転数を減少するように制御した後、前記複数台の圧縮機の起動台数を変更するように制御する、請求項１又は２に記載の冷凍システム。
【請求項4】
前記冷媒経路は、前記膨張機一体型圧縮機が有する圧縮機の上流側及び下流側をバイパスするように構成されたバイパスラインと、前記バイパスライン上に設けられたバイパスバルブと
を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の冷凍システム。
【請求項5】
前記バイパスバルブは、前記膨張機の入口における前記冷媒の温度に基づいて、膨張機一体側圧縮機が有する圧縮機における前記冷媒の流量が所定値以上になる、請求項４に記載の冷凍システム。
【請求項6】
前記冷媒の冷却速度が略一定になるように、前記圧縮機又は前記膨張機一体型圧縮機の回転数が前記バイパスバルブの開度と協調制御される、請求項５に記載の冷凍システム。
【請求項7】
前記複数台の圧縮機の各々は、前記冷媒経路に対して直列接続された複数の圧縮機を含む同軸圧縮機である、請求項１から６のいずれか一項に記載の冷凍システム。
【請求項8】
冷媒経路上に配置された圧縮機ユニットによって圧縮された冷媒を用いて冷熱を発生させるブレイトンサイクルを利用した冷凍システムであって、
前記圧縮機ユニットは、
前記冷媒経路に対して互いに並列に配置された複数台の圧縮機と、
前記複数台の圧縮機をそれぞれ駆動するための複数の第１モータと、
前記圧縮機ユニットで圧縮された前記冷媒を膨張可能な膨張機と一体的に構成された膨張機一体型圧縮機と、
前記膨張機一体型圧縮機を駆動するための第２モータと、
を含み、
前記複数台の圧縮機は、前記膨張機一体型圧縮機より多い台数を有し、
前記冷媒経路は、前記膨張機一体型圧縮機が有する圧縮機の上流側及び下流側をバイパスするように構成されたバイパスラインと、
前記バイパスライン上に設けられたバイパスバルブと
を備え、
前記冷媒の冷却速度が略一定になるように、前記圧縮機又は前記膨張機一体型圧縮機の回転数が前記バイパスバルブの開度と協調制御される、冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ブレイトン冷凍サイクルを利用した冷凍システムに関する。
【背景技術】
【0002】
冷凍サイクルとして、ブレイトン冷凍サイクルを利用した冷凍システムが知られている。ブレイトン冷凍サイクルは、断熱圧縮工程、等圧加熱工程、断熱膨張行程、及び、等圧冷却工程から構成される熱力学的サイクルであり、冷媒が循環する冷媒ライン上に各工程に対応する要素が配置されて構成される。冷凍サイクルを構成するこれらの要素は、冷凍機に要求される冷凍能力に応じて設計される。
【0003】
特許文献１には、ブレイトン冷凍サイクルを利用した冷凍システムの一例が開示されている。特許文献１では、断熱圧縮工程に対応する圧縮機ユニットとして、冷媒ライン上に直列接続された複数段の圧縮機を備えることで適切な圧縮比を実現し、要求される冷凍能力に対応している。また複数段の圧縮機の一部は、断熱膨張行程に対応する膨張機と共通の回転軸を有する膨張機一体型圧縮機として構成されることで、膨張機で発生する動力を圧縮機を駆動する動力の一部として利用し、効率向上が図られている。更に特許文献１では、圧縮機ユニットを構成する各圧縮機を並列化することで、冷凍サイクルを循環する冷媒量を増加し、冷凍能力を向上している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１４－２１９１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
この種の冷凍システムにおいて、冷凍能力が異なる製品仕様のバリエーションを展開しようとする場合、一般的に、冷凍システムの各構成要素を新規設計しており、開発に要する費用や時間の削減が課題となっている。例えば冷凍システムを構成する圧縮機や膨張機は、冷凍システムの製品仕様に応じて異なる型式を用意しておく必要があり、既存の型式で対応が難しい場合には、新たな型式を新規開発しなければならず、開発には多くの費用や時間がかかっていた。
【0006】
このような新規開発に要する費用や時間を削減するための手法として、例えば既存の冷凍機より高い冷凍能力を有する冷凍機を開発する場合、前述の特許文献１のように、冷凍サイクルの既存構成を並列化することが考えられるが、必要な部品点数や専有面積の増加が避けられず、十分とは言えない。
【0007】
本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、要求される冷凍能力に応じて開発に要する費用や時間、及び、設置時の専有面積を抑制しつつ柔軟な設計変更が可能な冷凍システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の少なくとも一実施形態に係る冷凍システムは、上記課題を解決するために、
冷媒経路上に配置された圧縮機ユニットによって圧縮された冷媒を用いて冷熱を発生させるブレイトンサイクルを利用した冷凍システムであって、
前記圧縮機ユニットは、
前記冷媒経路に対して互いに並列に配置された複数台の圧縮機と、
前記複数台の圧縮機をそれぞれ駆動するための複数の第１モータと、
前記圧縮機ユニットで圧縮された前記冷媒を膨張可能な膨張機と一体的に構成された膨張機一体型圧縮機と、
前記膨張機一体型圧縮機を駆動するための第２モータと、
を含み、
前記複数台の圧縮機は、前記膨張機一体型圧縮機より多い台数を有する。
冷媒経路上に配置された圧縮機ユニットによって圧縮された冷媒を用いて冷熱を発生させるブレイトンサイクルを利用した冷凍システムであって、
前記圧縮機ユニットは、
前記冷媒経路に対して互いに並列に配置された複数台の圧縮機と、
前記複数台の圧縮機をそれぞれ駆動するための複数の第１モータと、
前記圧縮機ユニットで圧縮された前記冷媒を膨張可能な膨張機と一体的に構成された膨張機一体型圧縮機と、
前記膨張機一体型圧縮機を駆動するための第２モータと、
を含み、
前記複数台の圧縮機は、前記膨張機一体型圧縮機より多い台数を有する。
【発明の効果】
【0009】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、要求される冷凍能力に応じて開発に要する費用や時間、及び、設置時の専有面積を抑制しつつ柔軟な設計変更が可能な冷凍システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】一実施形態に係る冷凍システムの全体構成を概略的に示す図である。
【図5A】２台の同軸圧縮機及び１台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの一態様を示す模式図である。
【図5B】２台の同軸圧縮機及び１台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。
【図6A】３台の同軸圧縮機及び１台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの一態様を示す模式図である。
【図6B】３台の同軸圧縮機及び１台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。
【図6C】３台の同軸圧縮機及び１台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。
【図7A】３台の同軸圧縮機及び２台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの一態様を示す模式図である。
【図7B】３台の同軸圧縮機及び２台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。
【図7C】３台の同軸圧縮機及び２台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。
【図8A】４台の同軸圧縮機及び２台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの一態様を示す模式図である。
【図8B】４台の同軸圧縮機及び２台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。
【図8C】４台の同軸圧縮機及び２台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。
【図8D】４台の同軸圧縮機及び２台の膨張機一体型圧縮機を備える冷凍システムの他の態様を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照しながら、本開示の幾つかの実施形態に係る冷凍システムについて説明する。
ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【0012】
【0013】
冷凍システム１００は、冷媒が流れる冷媒経路１０１上に、冷媒を圧縮するための圧縮機ユニット１０２（１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ）と、冷媒を膨張する膨張機１０３と、冷媒と冷却対象との熱交換を行うための熱交換器からなる冷却部１０４と、冷却部１０４を通過後の冷媒に残存する冷熱を回収するための冷熱回収熱交換器１０５とを順に備えることにより、定常循環流れの冷凍サイクルによる向流型熱交換器方式のブレイトンサイクルが形成されている。
【0014】
冷凍システム１００は、冷却対象として、極低温状態で超電導を発現可能な超電導体を利用した超電導機器１０６を有する。超電導機器１０６は、例えば超電導ケーブルである。冷凍システム１００は、超電導機器１０６の極低温状態を維持するために冷却部１０４によって冷却された液体窒素が循環する冷媒経路１０７を有する。冷媒経路１０７は、冷却部１０４を介して冷凍システム１００の冷媒経路１０１を流れる冷媒と熱交換可能に構成されており、液体窒素を循環させるためのポンプ１０８が設けられている。これにより、超電導機器１０６の熱負荷によって昇温された冷媒経路１０７を流れる液体窒素が、冷凍システム１００によって冷却された冷媒経路１０１を流れる冷媒と熱交換することによって、冷却されるようになっている。
【0015】
尚、冷凍システム１００の冷媒経路１０１には冷媒としてネオンなどが用いられるが、これに限られるものではなく、冷却温度などに応じて適宜、ガスの種類を変更可能である。
【0016】
冷凍システム１００では、比較的低温な冷媒が流れる膨張機１０３、冷却部１０４及び冷熱回収熱交換器１０５は、外部と断熱可能なコールドボックス１０９内に収容される。
コールドボックス１０９は、例えば内外表面間に真空の断熱層を有することにより、外部からの熱侵入を防止し、コールドボックス１０９内に収容される膨張機１０３、冷却部１０４及び冷熱回収熱交換器１０５における熱損失を低減する。一方で、冷凍システム１００のうち圧縮機ユニット１０２は、比較的高温な冷媒が流れるため、上述のコールドボックス１０９の外部に配置されている。
コールドボックス１０９は、例えば内外表面間に真空の断熱層を有することにより、外部からの熱侵入を防止し、コールドボックス１０９内に収容される膨張機１０３、冷却部１０４及び冷熱回収熱交換器１０５における熱損失を低減する。一方で、冷凍システム１００のうち圧縮機ユニット１０２は、比較的高温な冷媒が流れるため、上述のコールドボックス１０９の外部に配置されている。
【0017】
コールドボックス１０９は、圧縮機ユニット１０２に比べて冷却対象である超電導機器１０６に近い位置に配置される。これにより、コールドボックス１０９で発生させた冷熱を、少ない損失で冷却対象に供給することができ、良好な冷凍効率を達成することができる。圧縮機ユニット１０２はコールドボックス１０９と別体として構成されているため、レイアウトの自由度が上がり，例えばコールドボックス上に配置することによって冷凍システムの設置スペースを削減することができる。
【0018】
圧縮機ユニット１０２は、冷媒経路１０１に対して互いに直列に接続された複数の圧縮機１１０を含む。本実施形態では、圧縮機ユニット１０２は、冷媒経路１０１に対して互いに直列に接続された、流体を圧縮可能な低段圧縮機１１０Ａと、低段圧縮機１１０Ａで圧縮された流体を更に圧縮可能な中段圧縮機１１０Ｂと、中段圧縮機１１０Ｂで圧縮された流体を更に圧縮可能な高段圧縮機１１０Ｃとを含むことで、３段階にわたって多段圧縮可能に構成される。
尚、圧縮機ユニット１０２における圧縮段数は任意でもよい。
尚、圧縮機ユニット１０２における圧縮段数は任意でもよい。
【0019】
また圧縮機ユニット１０２のうち、複数の圧縮機１１０の各々の下流側には、断熱圧縮によって昇温した冷媒を、冷却水との間で熱交換することにより冷却するための熱交換器１１２が設けられる。具体的には、低段圧縮機１１０Ａの下流側には熱交換器１１２Ａが配置され、中段圧縮機１１０Ｂの下流側には熱交換器１１２Ｂが配置され、高段圧縮機１１０Ｃの下流側には熱交換器１１２Ｃが配置されている。
【0020】
冷媒経路１０１を流れる冷媒は、まず最上流側にある低段圧縮機１１０Ａによって断熱圧縮されて温度が上昇した後、下流側に設けられた熱交換器１１２Ａにおいて冷却水と熱交換することにより冷却される。その後、冷媒は再び中段圧縮機１１０Ｂによって断熱圧縮されて温度が上昇した後、下流側に設けられた熱交換器１１２Ｂにおいて冷却水と熱交換することにより冷却される。そして更に、冷媒は再度、高段圧縮機１１０Ｃによって断熱圧縮されて温度が上昇した後、下流側に設けられた熱交換器１１２Ｃにおいて冷却水と熱交換することにより冷却される。
【0021】
このように圧縮機ユニット１０２では、複数段に亘って圧縮機１１０による断熱圧縮と、熱交換器１１２による冷却とを繰り返すことによって効率向上が図られている。すなわち、断熱圧縮と冷却との繰り返しを複数段に亘って行うことで、ブレイトンサイクルの圧縮工程を理想的な等温圧縮に近づけている。この段数は多い程、等温圧縮に近似することになるが、段数が増えることによる圧縮比の選択、装置構成の複雑化、運用の簡易性などを考慮して段数を決定するとよい。
【0022】
圧縮機ユニット１０２で圧縮された冷媒は、冷熱回収熱交換器１０５によって冷却された後、膨張機１０３によって断熱膨張され、冷熱を生成する。膨張機１０３から排出された冷媒は、冷却部１０４において、冷却対象側の冷媒経路１０７を流れる液体窒素と熱交換され、熱負荷によって温度が上昇する。
【0023】
冷却部１０４で昇温された冷媒は、冷熱回収熱交換器１０５に導入され、圧縮機ユニット１０２内の熱交換器１１２Ｃを通った高温の圧縮冷媒と熱交換することにより、残存する冷熱が回収される。これにより、膨張機１０３に導入される冷媒の温度が低下して、より低温の冷熱を得ることができる。
【0024】
このように冷凍システム１００では、圧縮機ユニット１０２に含まれる複数の圧縮機１１０や膨張機１０３のような複数の回転機を用いてブレイトンサイクルが構成されている。ここで低段圧縮機１１０Ａ及び高段圧縮機１１０Ｃは、共通の動力源である第１モータ１１４Ａの出力軸１１６Ａ（図２を参照）の両端にそれぞれ連結された同軸圧縮機１１８として構成されることで、部品点数の削減、並びに、少ない設置スペースへの敷設が可能になっている。中段圧縮機１１０Ｂ及び膨張機１０３もまた、共通の動力源である第２モータ１１４Ｂの出力軸１１６Ｂ（図３を参照）の両端にそれぞれ連結された膨張機一体型圧縮機１２０として構成されることで、部品点数の削減、並びに、少ない設置スペースへの敷設が可能になり、更に、膨張機１０３で発生した動力が中段圧縮機１１０Ｂの圧縮動力に寄与することによって、効率化が図られている。
【0025】
尚、圧縮機ユニット１０２に含まれる複数の圧縮機１１０のうち、どれを同軸圧縮機１１８として構成し、またどれを膨張機一体型圧縮機１２０として構成するかは任意に変更可能である。
【0026】
ここで同軸圧縮機１１８及び膨張機一体型圧縮機１２０の構成について、図２及び図３を参照して説明する。図２は図１の同軸圧縮機１１８の断面構造を概略的に示す図であり、図３は図１の膨張機一体型圧縮機１２０の断面構造を概略的に示す図である。
【0027】
図２に示すように、同軸圧縮機１１８は、第１モータ１１４Ａの出力軸１１６Ａの両側に低段圧縮機１１０Ａ及び高段圧縮機１１０Ｃが連結されて構成される。本実施形態では第１モータ１１４Ａは、低段圧縮機１１０Ａ及び高段圧縮機１１０Ｃの間に配置されているが、他の実施形態では、低段圧縮機１１０Ａ及び高段圧縮機１１０Ｃの外側に配置されていてもよい（例えば、出力軸１１６Ａの軸方向において、第１モータ１１４Ａ、低段圧縮機１１０Ａ、高段圧縮機１１０Ｃの順に配置されていてもよい）。
【0028】
第１モータ１１４Ａの出力軸１１６Ａは、低段圧縮機１１０Ａ及び高段圧縮機１１０Ｃの間に配置されたラジアル磁気軸受１２２－１及びスラスト磁気軸受１２６－１によって、モータケーシング１３０－１に対して非接触で回転可能に支持される。ラジアル磁気軸受１２２－１は、出力軸１１６Ａの軸方向において第１モータ１１４Ａの両側に設けられ、磁力によって出力軸１１６Ａを浮上させてラジアル荷重を負担する。スラスト磁気軸受１２６－１は、出力軸１１６Ａの軸方向において第１モータ１１４Ａの一方の側（図２に示す実施形態では第１モータ１１４Ａ及び低段圧縮機１１０Ａとの間）に設けられ、出力軸１１６Ａに設けられたアキシャルロータディスク１２７－１との間にギャップが形成されるように磁力によって出力軸１１６Ａのスラスト荷重を負担する。
尚、スラスト磁気軸受１２６－１及びアキシャルロータディスク１２７－１は、高段圧縮機１１０Ｃ及び第１モータ１１４Ａの間に設けられてもよい。また本実施形態では、アキシャルロータディスク１２７－１は主に流体摩擦損失を抑制するために第１モータ１１４Ａの一方の側に設けられているが、第１モータ１１４Ａの出力軸１１６Ａの外径が大きい場合には、組み立て上の理由等により、両側に設けられていてもよい。
尚、スラスト磁気軸受１２６－１及びアキシャルロータディスク１２７－１は、高段圧縮機１１０Ｃ及び第１モータ１１４Ａの間に設けられてもよい。また本実施形態では、アキシャルロータディスク１２７－１は主に流体摩擦損失を抑制するために第１モータ１１４Ａの一方の側に設けられているが、第１モータ１１４Ａの出力軸１１６Ａの外径が大きい場合には、組み立て上の理由等により、両側に設けられていてもよい。
【0029】
同軸圧縮機１１８のケーシング１２８－１は、出力軸１１６Ａの軸方向に沿って、モータケーシング１３０－１と、低段圧縮機用インペラケーシング１３２－１と、高段圧縮機用インペラケーシング１３２－３とが互いに連結されて構成される。モータケーシング１３０－１は、第１モータ１１４Ａの外殻を規定するケーシングであり、内部に出力軸１１６Ａと一体的に構成されたロータ１３６Ａと、ロータ１３６Ａの周りに配置されたステータ１３８Ａとを収容する（ロータ１３６Ａは出力軸１１６Ａと一体的に構成されている）。低段圧縮機用インペラケーシング１３２－１は、出力軸１１６Ａの一端側に取り付けられ低段圧縮機１１０Ａのインペラ１４０Ａを収容する。高段圧縮機用インペラケーシング１３２－３は、出力軸１１６Ａの他端側に取り付けられた高段圧縮機１１０Ｃのインペラ１４０Ｃを収容する。
【0030】
図３に示すように、膨張機一体型圧縮機１２０は、第２モータ１１４Ｂの出力軸１１６Ｂの両側に中段圧縮機１１０Ｂ及び膨張機１０３が連結されて構成される。本実施形態では第２モータ１１４Ｂは中段圧縮機１１０Ｂ及び膨張機１０３の間に配置されているが、他の実施形態では、中段圧縮機１１０Ｂ及び膨張機１０３の外側に配置されていてもよい（例えば、出力軸１１６Ｂの軸方向において、第２モータ１１４Ｂ、中段圧縮機１１０Ｂ、膨張機１０３の順に配置されていてもよい）。
【0031】
第２モータ１１４Ｂの出力軸１１６Ｂは、中段圧縮機１１０Ｂ及び膨張機１０３の間に配置されたラジアル磁気軸受１２２－２及びスラスト磁気軸受１２６－２によって、モータケーシング１３０－２に対して非接触で回転可能に支持される。ラジアル磁気軸受１２２－２は、出力軸１１６Ｂの軸方向において第２モータ１１４Ｂの両側に設けられ、磁力によって出力軸１１６Ｂを浮上させてラジアル荷重を負担する。スラスト磁気軸受１２６－２は、出力軸１１６Ｂの軸方向において第２モータ１１４Ｂの一方の側（図３に示す実施形態では第２モータ１１４Ｂ及び中段圧縮機１１０Ｂとの間）に設けられ、出力軸１１６Ｂに設けられたアキシャルロータディスク１２７－２との間にギャップが形成されるように磁力によって出力軸１１６Ｂのスラスト荷重を負担する。
尚、スラスト磁気軸受１２６－２及びアキシャルロータディスク１２７－２は、膨張機１０３及び第２モータ１１４Ｂの間に設けられてもよい。また本実施形態では、アキシャルロータディスク１２７－２は主に流体摩擦損失を抑制するために第２モータ１１４Ｂの一方の側に設けられているが、第２モータ１１４Ｂの出力軸１１６Ｂの外径が大きい場合には、組み立て上の理由等により、両側に設けられていてもよい。
尚、スラスト磁気軸受１２６－２及びアキシャルロータディスク１２７－２は、膨張機１０３及び第２モータ１１４Ｂの間に設けられてもよい。また本実施形態では、アキシャルロータディスク１２７－２は主に流体摩擦損失を抑制するために第２モータ１１４Ｂの一方の側に設けられているが、第２モータ１１４Ｂの出力軸１１６Ｂの外径が大きい場合には、組み立て上の理由等により、両側に設けられていてもよい。
【0032】
膨張機一体型圧縮機１２０のケーシング１２８－２は、出力軸１１６Ｂの軸方向に沿って、モータケーシング１３０－２と、中段圧縮機用インペラケーシング１３２－２と、膨張機用インペラケーシング１３４－１とが互いに連結されて構成される。モータケーシング１３０－２は、第２モータ１１４Ｂの外殻を規定するケーシングであり、内部に出力軸１１６Ｂと一体的に構成されたロータ１３６Ｂ（ロータ１３６Ｂは出力軸１１６Ｂと一体的に形成される）と、ロータ１３６Ｂの周りに配置されたステータ１３８Ｂとを収容する。中段圧縮機用インペラケーシング１３２－２は、出力軸１１６Ｂの一端側に取り付けられた中段圧縮機１１０Ｂのインペラ１４０Ｂを収容する。膨張機用インペラケーシング１３４－１は、出力軸１１６Ｂの他端側に取り付けられた膨張機１０３のインペラ１４２を収容する。
【0033】
図１に戻って、圧縮機ユニット１０２は、冷媒経路１０１に対して互いに並列に配置された複数台の同軸圧縮機１１８を含む。圧縮機ユニット１０２に含まれる同軸圧縮機１１８はそれぞれ共通（同一仕様）であり、その台数は、圧縮機ユニット１０２に含まれる膨張機一体型圧縮機１２０より多く、且つ、冷凍システム１００に要求される冷凍能力に応じて設定される。本実施形態では、圧縮機ユニット１０２は、１台の膨張機一体型圧縮機１２０に対して、２台の同軸圧縮機１１８Ａ及び１１８Ｂを備えているが、３台以上の同軸圧縮機１１８を備えることで、更に大きな冷凍能力に対応することも可能である。更に、膨張機一体型圧縮機１２０が２台ある場合には、３台以上の同軸圧縮機１１８を備えることもできる。
【0034】
圧縮機ユニット１０２に含まれる同軸圧縮機１１８の台数は、冷凍システム１００に要求される冷凍能力に応じて設定される。例えば、冷凍システム１００に要求される冷凍能力が大きくなると、冷媒経路１０１を流れる冷媒の流量が多くなるため、同軸圧縮機１１８の台数を多くすることで対応可能である。そのため冷凍システム１００は、圧縮機ユニット１０２に含まれる同軸圧縮機１１８の台数を調整することで、異なる冷凍能力を有する仕様を少ない開発負担で実現できる。膨張機一体型圧縮機１２０は中段圧縮機１１０Ｂのインペラ１４０Ｂ及び膨張機インペラ１４２と関連する部品（インペラケーシング１３２－２及び１３４－１）のみの設計変更で対応可能であるため、冷凍システム１００に必要な部品の種類、冷凍能力に応じた同軸圧縮機の開発期間やコストを効果的に抑えることができる。また冷凍システム１００を複数台並列に配置して要求される冷凍能力に対応する場合に比べて、専有面積を小さくすることができる。
【0035】
また冷凍システム１００では、同軸圧縮機１１８が有する第１モータ１１４Ａと、膨張機一体型圧縮機１２０が有する第２モータ１１４Ｂとが共通である。このように同軸圧縮機１１８と膨張機一体型圧縮機１２０との間においても、駆動用のモータを共通仕様にすることにより、異なる冷凍能力を有する冷凍システム１００を開発負担を軽減しながら実現することができる。
【0036】
尚、複数の第１モータと第２モータとが「共通」であるとは、両者の仕様の少なくとも一部が共通していることを意味する。仕様の少なくとも一部が共通するとは、例えば、モータの出力、回転数、寸法などの少なくとも一部が同じであることを意味してもよいし、互いに代替可能であることを意味してもよいし、モータ以外の部品の組み立てに影響しない程度に設計が同じであることを意味してもよい。
【0037】
一例を交えて説明すると、例えば冷凍システム１００に要求される冷凍能力が５ｋＷである場合、同軸圧縮機１１８に用いられる第１モータに対する要求出力は４５ｋＷであり、膨張機一体型圧縮機１２０に用いられる第２モータに対する要求出力は１５ｋＷであると仮定する。このような前提条件をベースに、冷凍能力が倍である１０ｋＷの冷凍システム１００を開発する場合、冷媒経路１０１を流れる冷媒量が倍増することから、第１モータに対する要求出力は９０ｋＷ（＝４５ｋＷ×２）であり、第２モータに対する要求出力は３０ｋＷ（＝１５ｋＷ×２）となる。本実施形態の冷凍システム１００では、このような要求に対して、図１に示すように、ベース設計と同一仕様の出力が４５ｋＷの第１モータを有する２台の同軸圧縮機１１８を冷媒経路１０１に対して並列に設けることで、同軸圧縮機の新規設計を要することなく対応可能である。このとき、膨張機一体型圧縮機１２０では第２モータ１１４Ｂとして、第１モータ１１４Ａと同様に４５ｋＷの出力仕様を採用することで、要求出力である３０ｋＷを賄うことができる。
【0038】
このように第１モータ１１４Ａ及び第２モータ１１４Ｂとして共通（同一仕様）のものを採用することにより、第１モータ１１４Ａ及び第２モータ１１４Ｂの周辺構成の共通化も進めることができる。例えば、第１モータ１１４Ａ及び第２モータ１１４Ｂが共通（同一仕様）となることで、出力軸１１６Ａ及び出力軸１１６Ｂが同一軸径となり、その結果、同軸圧縮機１１８で出力軸１１６Ａを支持する軸受（ラジアル磁気軸受１２２－１、スラスト磁気軸受１２６－１）、及び、膨張機一体型圧縮機１２０で出力軸１１６Ｂを支持する軸受（ラジアル磁気軸受１２２－２、スラスト磁気軸受１２６－２）を共通（同一仕様）にすることができる。また第１モータ１１４Ａのモータケーシング１３０－１、及び、第２モータ１１４Ｂのモータケーシング１３０－２もまた共通（同一仕様）にすることができる。
【0039】
尚、これらの軸受やモータケーシングが「共通」であるとは、両者の仕様の少なくとも一部が共通していることを意味する。仕様の少なくとも一部が共通するとは、互いに代替可能であることを意味してもよいし、モータ以外の部品の組み立てに影響しない程度に設計が同じであることを意味してもよい。
【0040】
尚、第１モータ１１４Ａの低段圧縮機用インペラケーシング１３２－１及び高段圧縮機用インペラケーシング１３２－３と、第２モータ１１４Ｂの中段圧縮機用インペラケーシング１３２－２及び膨張機用インペラケーシング１３４－１とは、各々に収容されるインペラの形状に応じて異なる設計にしてもよい。
【0041】
このように冷凍システム１００では圧縮機ユニット１０２に含まれる第１モータ１１４Ａ及び第２モータ１１４Ｂ、及び、それらの周辺構成を共通（同一仕様）にすることで、冷凍システム１００に要求される冷凍能力が変化した場合でも、少ない開発負担で効率的に設計することができる。
【0042】
図１では、圧縮機ユニット１０２に２台の同軸圧縮機１１８が含まれる場合が例示されている。２台の同軸圧縮機１１８は、冷媒経路１０１に対して互いに並列に設けられている。冷媒経路１０１は、冷熱回収熱交換器１０５から圧縮機ユニット１０２に冷媒が供給される第１ライン１４４と、第１ライン１４４の下流側から２台の同軸圧縮機１１８の低段圧縮機１１０Ａに対してそれぞれ分岐する第２ライン１４６Ａ，１４６Ｂと、２台の低段圧縮機１１０Ａで圧縮された冷媒がそれぞれ流れる第３ライン１４８Ａ、１４８Ｂと、第３ライン１４８Ａ、１４８Ｂが下流側で合流して中段圧縮機１１０Ｂに接続される第４ライン１５０と、中段圧縮機１１０Ｂで圧縮された冷媒が流れる第５ライン１５２と、第５ライン１５２の下流側から２台の同軸圧縮機１１８の高段圧縮機１１０Ｃに対してそれぞれ分岐する第６ライン１５４Ａ，１５４Ｂと、高段圧縮機１１０Ｃで圧縮された冷媒がそれぞれ流れる第７ライン１５６Ａ、１５６Ｂと、第７ライン１５６Ａ、１５６Ｂが下流側で合流して、コールドボックス１０９側の冷熱回収熱交換器１０５に接続される第８ライン１５８とを含む。
【0043】
第２ライン１４６Ａ、１４６Ｂの一方（図１では、第２ライン１４６Ｂ）には、第１バルブ１６０が設けられることにより、２台の同軸圧縮機１１８の低段圧縮機１１０Ａに対する冷媒の分配比率が調整可能に構成されている。また２台の低段圧縮機１１０Ａで圧縮された冷媒が流れる第３ライン１４８Ａ、１４８Ｂの一方（図１では第３ライン１４８Ｂ）には、第２バルブ１６２が設けられることにより、２台の低段圧縮機１１０Ａからの冷媒の排出比率が調整可能に構成されている。
尚、第３ライン１４８Ａ、１４８Ｂには、それぞれ前述の熱交換器１１２Ａが設けられる。
尚、第３ライン１４８Ａ、１４８Ｂには、それぞれ前述の熱交換器１１２Ａが設けられる。
【0044】
第７ライン１５６Ａ、１５６Ｂの一方（図１では、第７ライン１５６Ｂ）には、第３バルブ１６４が設けられることにより、２台の同軸圧縮機１１８の高段圧縮機１１０Ｃからの冷媒の排出比率が調整可能に構成されている。
尚、第７ライン１５６Ａ，１５６Ｂには、それぞれ前述の熱交換器１１２Ｃが設けられる。
尚、第７ライン１５６Ａ，１５６Ｂには、それぞれ前述の熱交換器１１２Ｃが設けられる。
【0045】
また冷凍システム１００では、２台の同軸圧縮機１１８の低段圧縮機１１０Ａの上流側と下流側とを連通する第１バイパスライン１６６が設けられる。第１バイパスライン１６６上には第１バイパスバルブ１６８が設けられている。また中段圧縮機１１０Ｂの上流側と下流側とを連通する第２バイパスライン１７０が設けられる。第２バイパスライン１７０上には第２バイパスバルブ１７２が設けられている。また２台の同軸圧縮機１１８の高段圧縮機１１０Ｃの上流側と下流側とを連通する第３バイパスライン１７４が設けられる。第３バイパスライン１７４上には第３バイパスバルブ１７６が設けられている。
【0046】
また冷媒経路１０１のうち高段圧縮機１１０Ｃの下流側と冷熱回収熱交換器１０５との間の高圧冷媒ライン１７８と、冷熱回収熱交換器１０５と低段圧縮機１１０Ａとの間の低圧冷媒ライン１８０との間を連通する第４バイパスライン１８２が設けられる。第４バイパスライン１８２上には、冷媒を貯留可能なバッファタンク１８４と、バッファタンク１８４の上流側及び下流側にそれぞれ設けられた第４バルブ１８６及び第５バルブ１８８が配置される。
【0047】
これらのバルブ類は、冷凍システム１００のコントロールユニットである制御装置２００からの制御信号に基づいて開度が制御されることにより、冷媒経路１０１における冷媒の流路を適宜切替可能に構成される。制御装置２００は、例えばコンピュータ等の電子演算装置からなるハードウェア構成に対して、所定の制御が実行するためのプログラムがインストールされることによって構成される。
【0048】
尚、前述した冷凍システム１００における各バルブ及びバイパスバルブの配置は、同等の制御が実現可能な範囲において適宜変更可能である。
【0049】
【0050】
まず冷凍システム１００の初期状態として、膨張機１０３の入口における冷媒温度が常温（約３００Ｋ）である場合を想定する。停止状態にあった冷凍システム１００では、冷媒経路１０１に残存している冷媒の温度が、常温近傍（約３００Ｋ）まで上昇することによって、冷媒経路１０１内で冷媒の圧力が高くなっている。この状態では、冷媒経路１０１のうち高段圧縮機１１０Ｃから膨張機１０３までの高圧冷媒ライン１７８と、膨張機１０３から低段圧縮機１１０Ａまでの低圧冷媒ライン１８０との冷媒の圧力が均衡（高低圧が均圧）する。このような状態は、低圧冷媒ライン１８０側の圧力が通常運転時よりも高く、この冷媒圧力が高くなった状態で冷凍システム１００を起動運転すると、高圧冷媒ライン１７８側の圧力が過大に上昇しやすく、特にモータ駆動の膨張機一体型圧縮機１２０を備えて構成されていることにより、モータ負荷が高くなるおそれがある。
【0051】
そこで制御装置２００は、高圧冷媒ライン１７８の圧力と、バッファタンク１８４の内部の圧力との圧力差ΔＰが所定の閾値ΔＰ１（例えば１０ｋＰａ）を超える場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）に、第４バルブ１８６を開制御し（ステップＳ２）、冷媒経路１０１を流れる冷媒の一部をバッファタンク１８４に回収する（ステップＳ３）。これにより、圧力差ΔＰが減少し、高圧冷媒ライン１７８の圧力が過大に上昇することを防止し、その結果、過大なモータ負荷が生じることを好適に回避できる。その後、制御装置２００は、圧力差ΔＰが閾値ΔＰ１以下になった場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、第４バルブ１８６を閉制御する（ステップＳ５）。
尚、圧力差ΔＰが閾値ΔＰ１より大きい場合には（ステップＳ４：ＮＯ）、制御装置２００は制御をステップＳ２に戻す。
尚、圧力差ΔＰが閾値ΔＰ１より大きい場合には（ステップＳ４：ＮＯ）、制御装置２００は制御をステップＳ２に戻す。
【0052】
尚、圧力差ΔＰは、例えば、高圧冷媒ライン１７８に設けられた圧力センサと、バッファタンク１８４内に設置された圧力センサとの検出値の差分により取得可能である。
【0053】
ここで冷媒経路１０１には、定格運転条件で最も密度が高くなる膨張機１０３入口付近の流路に最小断面が存在する。予冷時には膨張機１０３の吸入温度が定格条件に比べて高くなる（冷媒密度が低い）ため、当該箇所における冷媒流量が少なくなる膨張機１０３のチョーク現象によって圧縮機のサージングが発生するおそれがある。続くステップＳ６では、このような課題を解決するために、圧縮機ユニット１０２に含まれる２台の同軸圧縮機１１８のうち一方（同軸圧縮機１１８Ａ）のみを膨張機一体型圧縮機１２０とともに起動する（すなわち２台の同軸圧縮機１１８のうち一方のみを膨張機一体型圧縮機１２０とともに運転する、いわゆる台数制御運転を開始する）。これにより、膨張機１０３における冷媒の流量を少なくした状態で起動が可能となるため、圧縮機におけるサージング発生を効果的に防止できる。
【0054】
続いて制御装置２００は、第２バイパスバルブ１７２の開度を、膨張機１０３の入口における冷媒の温度Ｔｉｎに基づいて制御する（ステップＳ７）。ステップＳ７では、第２バイパスバルブ１７２の開度が、膨張機１０３の入口における冷媒の温度Ｔｉｎに基づいて制御されることにより、冷媒経路１０１を流れる冷媒の一部が第２バイパスライン１７０を介して中段圧縮機１１０Ｂをバイパスされる。その結果、中段圧縮機１１０Ｂに供給される冷媒の流量が増加し、上述のような圧縮機におけるサージングをより効果的に防止できる。
【0055】
またステップＳ７における第２バイパスバルブ１７２の開度制御は、膨張機１０３の入口における冷媒の温度Ｔｉｎに基づいて連続的に行われてもよいし、段階的（ステップ状）に行われてもよい。このとき、冷熱回収熱交換器１０５における冷媒の冷却速度が略一定（例えば６０Ｋ／ｈ）になるように、ステップＳ６で起動した一方の同軸圧縮機１１８又は膨張機一体型圧縮機１２０の少なくとも一方の回転数を協調制御してもよい。
【0056】
尚、膨張機１０３の入口における冷媒の温度Ｔｉｎは、膨張機１０３の入口に設置された温度センサ（不図示）により取得可能である。
【0057】
尚、ステップＳ７において、第１バルブ１６０、第２バルブ１６２及び第３バルブ１６４、第１バイパスバルブ１６８及び第３バイパスバルブ１７６は閉状態に制御される。
【0058】
続いて膨張機１０３の入口における温度Ｔｉｎが第１目標値Ｔ１（例えば１８０～２００Ｋ）以下になると（ステップＳ８：ＹＥＳ）、制御装置２００は第１バイパスバルブ１６８、第３バイパスバルブ１７６及び第１バルブ１６０を開制御する（ステップＳ９）。
【0059】
続いて制御装置２００は、サージングの有無を判定する（ステップＳ１０）サージングが有ると判定された場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ６で起動した一方の同軸圧縮機１１８Ａの回転数を減少するように制御する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１で制御される一方の同軸圧縮機１１８Ａの回転数は、仮に圧縮機ユニット１０２に含まれる２台の同軸圧縮機１１８を両方起動させた場合に、各圧縮機でサージングが発生しない回転数まで減少するように制御される。
尚、ステップＳ１１では一方の同軸圧縮機１１８Ａの回転数を減少した結果、一時的に停止状態にしてもよい。またサージングが無いと判定された場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、ステップＳ１１における回転数の減少制御は実施されない。例えば、回転数が比較的低い場合（例えば、熱交換器の冷却速度などの制限によって予冷時の回転数が低い場合）にはサージングが発生しにくい傾向があるため、運転条件によっては、ステップＳ１１のような回転数の減少制御は不要とすることができる。
尚、ステップＳ１１では一方の同軸圧縮機１１８Ａの回転数を減少した結果、一時的に停止状態にしてもよい。またサージングが無いと判定された場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、ステップＳ１１における回転数の減少制御は実施されない。例えば、回転数が比較的低い場合（例えば、熱交換器の冷却速度などの制限によって予冷時の回転数が低い場合）にはサージングが発生しにくい傾向があるため、運転条件によっては、ステップＳ１１のような回転数の減少制御は不要とすることができる。
【0060】
続いて制御装置２００は、第１バイパスバルブ１６８及び第３バイパスバルブ１７６を開制御し（ステップＳ１２）、圧縮機ユニット１０２に含まれる他方の同軸圧縮機１１８Ｂを起動する（ステップＳ１３）。このとき、他方の同軸圧縮機１１８Ｂの回転数は、ステップＳ６で回転数が減少された一方の同軸圧縮機１１８Ａに等しくなるように制御される。そして、制御装置は２台の同軸圧縮機１１８の圧力条件が同等になった場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、第１バイパスバルブ１６８及び第３バイパスバルブ１７６を閉制御する（ステップＳ１５）。
【0061】
続いて制御装置２００は、第２バルブ１６２及び第３バルブ１６４を開制御することで、冷媒経路１０１に対して他方の同軸圧縮機１１８Ｂの接続を完了させる（ステップＳ１６）。このようにして、ステップＳ３で先に起動された一方の同軸圧縮機１１８Ａの回転数を一旦減少させた状態で、他方の同軸圧縮機１１８Ｂを起動させることで、各圧縮機にサージングが発生することを防止しながら、１台の同軸圧縮機１１８Ａによる片側運転から、２台の同軸圧縮機１１８Ａ，１１８Ｂによる両側運転にスムーズに移行することができる。
【0062】
制御装置２００は、引き続き膨張機１０３の入口における冷媒の温度Ｔｉｎや冷熱回収熱交換器１０５における冷媒の冷却速度に基づいて第２バイパスバルブ１７２の開度及び同軸圧縮機１１８又は膨張機一体型圧縮機１２０の少なくとも一方の回転数を制御しながら予冷運転を進める。そして制御装置２００は、膨張機１０３の入口における温度Ｔｉｎが第２目標温度Ｔ２（例えば１００～１２０Ｋ）以下になると（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、第２バイパスバルブ１７２を閉制御し（ステップＳ１８）、予冷を完了して通常運転に移行することで、一連の冷凍システム１００の起動制御が終了する（ステップＳ１９）。
【0063】
尚、冷凍システム１００が３台以上の同軸圧縮機１１８を備える場合には、上記制御に倣って、起動状態にある同軸圧縮機１１８の数を順に増やすように制御することで、温度Ｔｉｎを所望の値にすることができる。
【0064】
以上説明したように、冷凍システム１００の起動方法では、起動初期段階では、圧縮機ユニット１０２に含まれる一部の同軸圧縮機１１８を起動し、予冷が進行するに従って（膨張機１０３の入口における温度Ｔｉｎが低下するに従って）同軸圧縮機１１８の起動台数が増加するように制御される。各段階における同軸圧縮機１１８の起動台数は、例えば、膨張機１０３の入口における温度Ｔｉｎに応じて、以下のように制御してもよい。
【0065】
音速とマッハ数，断熱流れの関係より，膨張機１０３を通過する冷媒の質量流量Ｇは、以下のように膨張機１０３の入口における冷媒の温度Ｔｉｎの関数として表される（ここでは、膨張機１０３を通過する冷媒が臨界状態にない、すなわち膨張機１０３のノズル出口流速が音速に達しておらず、且つ、冷媒が理想気体であると仮定する）。
ここで、Ａは膨張機１０３のノズルスロート面積でありＰｉｎ，Ｐｅｘはそれぞれ膨張機１０３の入口及び出口における圧力であり、κは冷媒の比熱比であり、Ｒは理想気体のガス定数である。式（１）より、膨張機１０３の入口における温度Ｔｉｎに対する冷媒流量Ｇを概算することができる。そのため、同軸圧縮機１１８の１台当たりの吐出流量をＲとすると、起動すべき同軸圧縮機１１８の台数Ｄは次式により得られる（端数は切り上げ）。
Ｄ＝Ｇ／Ｒ （２）
Ｄ＝Ｇ／Ｒ （２）
【0066】
図１のように圧縮機ユニット１０２に２台の同軸圧縮機１１８が含まれる場合、膨張機１０３の入口における温度Ｔｉｎが第１目標値Ｔ１（例えば１８０～２００Ｋ）になるまでは、一方の同軸圧縮機１１８のみを起動することで効率よく予冷ができるが、第２目標値Ｔ２（例えば１２０～２００Ｋ）では効率が低下してしまうため、他方の同軸圧縮機１１８を起動して２台での運転をすることが好ましい。このように温度領域に応じて同軸圧縮機１１８の運転台数を変化させる場合には、サージングの発生が懸念される運転条件において上述のように起動済の同軸圧縮機１の回転数を一旦減少させることで、サージングの発生を防止しながらスムーズな運転台数の移行が可能となる。
【0067】
上記実施形態では、１台の膨張機一体型圧縮機に対して２台の同軸圧縮機１１８を備える冷凍システム１００について説明したが、冷凍システム１００が備える膨張機一体型圧縮機１２０及び同軸圧縮機１１８の台数は任意でもよい。以下、冷凍システム１００の幾つかのバリエーションについて図５～図８を参照して具体的に説明する。
尚、図５～図８では冷凍システム１００のうち同軸圧縮機１１８、膨張機一体型圧縮機１２０、第１モータ１１４Ａ、第２モータ１１４Ｂが抽出して簡易的に示されており、その他の構成については上記実施形態に倣うものとして詳述は省略する。
尚、図５～図８では冷凍システム１００のうち同軸圧縮機１１８、膨張機一体型圧縮機１２０、第１モータ１１４Ａ、第２モータ１１４Ｂが抽出して簡易的に示されており、その他の構成については上記実施形態に倣うものとして詳述は省略する。
【0068】
図５Ａ～図５Ｂは２台の同軸圧縮機１１８Ａ、１１８Ｂ及び１台の膨張機一体型圧縮機１２０を備える冷凍システム１００Ａ－１～１００Ａ－２を示す模式図である。図５Ａに示す冷凍システム１００Ａ－１では、前述の実施形態と同様に、同軸圧縮機１１８Ａを駆動するための第１モータ１１４Ａ－１、同軸圧縮機１１８Ｂを駆動するための第１モータ１１４Ａ－２、及び、膨張機一体型圧縮機１２０を駆動するための第２モータ１１４Ｂが全て共通である。この場合、全ての第１モータ１１４Ａ及び第２モータ１１４Ｂを共通にすることで、冷凍システム１００Ａに用いられるモータの種類を最小限にでき、開発に要する費用や時間を効果的に削減できる。
【0069】
図５Ｂに示す冷凍システム１００Ａ－２では、同軸圧縮機１１８Ａを駆動するための第１モータ１１４Ａ－１、及び、膨張機一体型圧縮機１２０を駆動するための第２モータ１１４Ｂが共通である一方で、同軸圧縮機１１８Ｂを駆動するための第１モータ１１４Ａ－２が異なる（別仕様である）。このように冷凍システム１００に用いられる第１モータ１１４Ａ、第２モータ１１４Ｂの共通化を極力進めつつ、一部のモータのみを別仕様とすることで、冷凍システム１００に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。
【0070】
続いて図６Ａ～図６Ｃは、３台の同軸圧縮機１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ及び１台の膨張機一体型圧縮機１２０を備える冷凍システム１００Ｂ－１～１００Ｂ－３を示す模式図である。図６Ａに示す冷凍システム１００Ｂ－１では、同軸圧縮機１１８Ａを駆動するための第１モータ１１４Ａ－１、同軸圧縮機１１８Ｂを駆動するための第１モータ１１４Ａ－２、同軸圧縮機１１８Ｃを駆動するための第１モータ１１４Ａ－３、及び、膨張機一体型圧縮機１２０を駆動するための第２モータ１１４Ｂが全て共通である。この場合、全ての第１モータ１１４Ａ及び第２モータ１１４Ｂを共通にすることで、冷凍システム１００Ａに用いられるモータの種類を最小限にでき、開発に要する費用や時間を効果的に削減できる。
【0071】
図６Ｂに示す冷凍システム１００Ｂ－２では、同軸圧縮機１１８Ａを駆動するための第１モータ１１４Ａ－１、同軸圧縮機１１８Ｂを駆動するための第１モータ１１４Ａ－２、及び、膨張機一体型圧縮機１２０を駆動するための第２モータ１１４Ｂが共通である一方で、同軸圧縮機１１８Ｃを駆動するための第１モータ１１４Ａ－３が異なる（別仕様である）。このように冷凍システム１００に用いられる第１モータ１１４Ａ、第２モータ１１４Ｂの共通化を極力進めつつ、一部のモータのみを別仕様とすることで、冷凍システム１００に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。
【0072】
図６Ｃに示す冷凍システム１００Ｂ－３では、同軸圧縮機１１８Ａを駆動するための第１モータ１１４Ａ－１、及び、膨張機一体型圧縮機１２０を駆動するための第２モータ１１４Ｂが互いに共通である一方で、同軸圧縮機１１８Ｂを駆動するための第１モータ１１４Ａ－２、及び、同軸圧縮機１１８Ｃを駆動するための第１モータ１１４Ａ－３が互いに共通である。このように冷凍システム１００に用いられる各モータについて、互いに異なる複数の仕様についてそれぞれ共通化を進めることによっても、冷凍システム１００に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。
【0073】
続いて図７Ａ～図７Ｃは、３台の同軸圧縮機１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ及び２台の膨張機一体型圧縮機１２０Ａ、１２０Ｂを備える冷凍システム１００Ｃ－１～１００Ｃ－３を示す模式図である。図７Ａに示す冷凍システム１００Ｃ－１では、同軸圧縮機１１８Ａを駆動するための第１モータ１１４Ａ－１、同軸圧縮機１１８Ｂを駆動するための第１モータ１１４Ａ－２、同軸圧縮機１１８Ｃを駆動するための第１モータ１１４Ａ－３、膨張機一体型圧縮機１２０Ａを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－１、及び、膨張機一体型圧縮機１２０Ｂを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－２が全て共通である。この場合、全ての第１モータ１１４Ａ及び第２モータ１１４Ｂを共通にすることで、冷凍システム１００Ａに用いられるモータの種類を最小限にでき、開発に要する費用や時間を効果的に削減できる。
【0074】
図７Ｂに示す冷凍システム１００Ｃ－２では、同軸圧縮機１１８Ａを駆動するための第１モータ１１４Ａ－１、同軸圧縮機１１８Ｂを駆動するための第１モータ１１４Ａ－２、膨張機一体型圧縮機１２０Ａを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－１、及び、
膨張機一体型圧縮機１２０Ｂを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－２が共通である一方で、同軸圧縮機１１８Ｃを駆動するための第１モータ１１４Ａ－３が異なる（別仕様である）。このように冷凍システム１００に用いられる第１モータ１１４Ａ、第２モータ１１４Ｂの共通化を極力進めつつ、一部のモータのみを別仕様とすることで、冷凍システム１００に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。
膨張機一体型圧縮機１２０Ｂを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－２が共通である一方で、同軸圧縮機１１８Ｃを駆動するための第１モータ１１４Ａ－３が異なる（別仕様である）。このように冷凍システム１００に用いられる第１モータ１１４Ａ、第２モータ１１４Ｂの共通化を極力進めつつ、一部のモータのみを別仕様とすることで、冷凍システム１００に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。
【0075】
図７Ｃに示す冷凍システム１００Ｃ－３では、同軸圧縮機１１８Ａを駆動するための第１モータ１１４Ａ－１、膨張機一体型圧縮機１２０Ａを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－１、及び、膨張機一体型圧縮機１２０Ｂを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－２が互いに共通である一方で、同軸圧縮機１１８Ｂを駆動するための第１モータ１１４Ａ－２、及び、同軸圧縮機１１８Ｃを駆動するための第１モータ１１４Ａ－３が互いに共通である。このように冷凍システム１００に用いられる各モータについて、互いに異なる複数の仕様についてそれぞれ共通化を進めることによっても、冷凍システム１００に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。
【0076】
図８Ａ～図８Ｄは、４台の同軸圧縮機１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃ、１１８Ｄ及び２台の膨張機一体型圧縮機１２０Ａ、１２０Ｂを備える冷凍システム１００Ｄ－１～１００Ｄ－４を示す模式図である。図８Ａに示す冷凍システム１００Ｄ－１では、同軸圧縮機１１８Ａを駆動するための第１モータ１１４Ａ－１、同軸圧縮機１１８Ｂを駆動するための第１モータ１１４Ａ－２、同軸圧縮機１１８Ｃを駆動するための第１モータ１１４Ａ－３、同軸圧縮機１１８Ｄを駆動するための第１モータ１１４Ａ－４、膨張機一体型圧縮機１２０Ａを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－１、及び、膨張機一体型圧縮機１２０Ｂを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－２が全て共通である。この場合、全ての第１モータ１１４Ａ及び第２モータ１１４Ｂを共通にすることで、冷凍システム１００Ａに用いられるモータの種類を最小限にでき、開発に要する費用や時間を効果的に削減できる。
【0077】
図８Ｂに示す冷凍システム１００Ｄ－２では、同軸圧縮機１１８Ａを駆動するための第１モータ１１４Ａ－１、同軸圧縮機１１８Ｂを駆動するための第１モータ１１４Ａ－２、同軸圧縮機１１８Ｃを駆動するための第１モータ１１４Ａ－３、膨張機一体型圧縮機１２０Ａを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－１、及び、膨張機一体型圧縮機１２０Ｂを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－２が共通である一方で、同軸圧縮機１１８Ｄを駆動するための第１モータ１１４Ａ－４が異なる（別仕様である）。このように冷凍システム１００に用いられる第１モータ１１４Ａ、第２モータ１１４Ｂの共通化を極力進めつつ、一部のモータのみを別仕様とすることで、冷凍システム１００に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。
【0078】
図８Ｃに示す冷凍システム１００Ｄ－３では、同軸圧縮機１１８Ａを駆動するための第１モータ１１４Ａ－１、同軸圧縮機１１８Ｂを駆動するための第１モータ１１４Ａ－２、膨張機一体型圧縮機１２０Ａを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－１、及び、膨張機一体型圧縮機１２０Ｂを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－２が互いに共通である一方で、同軸圧縮機１１８Ｃを駆動するための第１モータ１１４Ａ－３、及び、同軸圧縮機１１８Ｄを駆動するための第１モータ１１４Ａ－４が互いに共通である。このように冷凍システム１００に用いられる各モータについて、互いに異なる複数の仕様についてそれぞれ共通化を進めることによっても、冷凍システム１００に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。
【0079】
図８Ｄに示す冷凍システム１００Ｄ－４では、同軸圧縮機１１８Ａを駆動するための第１モータ１１４Ａ－１、膨張機一体型圧縮機１２０Ａを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－１、及び、膨張機一体型圧縮機１２０Ｂを駆動するための第２モータ１１４Ｂ－２が互いに共通である一方で、同軸圧縮機１１８Ｂを駆動するための第１モータ１１４Ａ－２、同軸圧縮機１１８Ｃを駆動するための第１モータ１１４Ａ－３、及び、同軸圧縮機１１８Ｄを駆動するための第１モータ１１４Ａ－４が互いに共通である。このように冷凍システム１００に用いられる各モータについて、互いに異なる複数の仕様についてそれぞれ共通化を進めることによっても、冷凍システム１００に要求される仕様に対して柔軟に対応することもできる。
【0080】
上述の実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
【0081】
（１）一態様に係る冷凍システムは、
冷媒経路（例えば上記実施形態の冷媒経路１０１）上に配置された圧縮機ユニット（例えば上記実施形態の圧縮機ユニット１０２）によって圧縮された冷媒を用いて冷熱を発生させるブレイトンサイクルを利用した冷凍システム（例えば上記実施形態の冷凍システム１００）であって、
前記圧縮機ユニットは、
前記冷媒経路に対して互いに並列に配置された複数台の圧縮機（例えば上記実施形態の複数の同軸圧縮機１１８）と、
前記複数台の圧縮機をそれぞれ駆動するための複数の第１モータ（例えば上記実施形態の複数の第１モータ１１４Ａ）と、
前記圧縮機ユニットで圧縮された前記冷媒を膨張可能な膨張機（例えば上記実施形態の膨張機１０３）と一体的に構成された膨張機一体型圧縮機（例えば上記実施形態の膨張機一体型圧縮機１２０）と、
前記膨張機一体型圧縮機を駆動するための第２モータ（例えば上記実施形態の第２モータ１１４Ｂ）と、
を含み、
前記複数台の圧縮機は、前記膨張機一体型圧縮機より多い台数を有する。
冷媒経路（例えば上記実施形態の冷媒経路１０１）上に配置された圧縮機ユニット（例えば上記実施形態の圧縮機ユニット１０２）によって圧縮された冷媒を用いて冷熱を発生させるブレイトンサイクルを利用した冷凍システム（例えば上記実施形態の冷凍システム１００）であって、
前記圧縮機ユニットは、
前記冷媒経路に対して互いに並列に配置された複数台の圧縮機（例えば上記実施形態の複数の同軸圧縮機１１８）と、
前記複数台の圧縮機をそれぞれ駆動するための複数の第１モータ（例えば上記実施形態の複数の第１モータ１１４Ａ）と、
前記圧縮機ユニットで圧縮された前記冷媒を膨張可能な膨張機（例えば上記実施形態の膨張機１０３）と一体的に構成された膨張機一体型圧縮機（例えば上記実施形態の膨張機一体型圧縮機１２０）と、
前記膨張機一体型圧縮機を駆動するための第２モータ（例えば上記実施形態の第２モータ１１４Ｂ）と、
を含み、
前記複数台の圧縮機は、前記膨張機一体型圧縮機より多い台数を有する。
【0082】
上記（１）の態様によれば、異なる冷凍能力を有する冷凍システムを開発する場合においても、圧縮機ユニットの一部構成である圧縮機の台数を変更することで対応可能であるため、設計変更に伴う部品点数や専有面積の増加を良好に抑えることができる。
【0083】
（２）他の態様では、上記（１）の態様において、
前記複数の第１モータ及び前記第２モータは共通である。
前記複数の第１モータ及び前記第２モータは共通である。
【0084】
上記（２）の態様によれば、圧縮機ユニットに含まれる複数の圧縮機をそれぞれ駆動するための複数の第１モータと、膨張機一体型圧縮機を駆動するための第２モータとが共通となる。これにより、冷凍システムに用いられるモータの種類を削減し、開発に要する費用や時間を効果的に削減できる。
【0085】
尚、本明細書において複数の第１モータと第２モータとが「共通」であるとは、複数の第１モータと、第２モータとはそれぞれ別体のモータであり、仕様の少なくとも一部が共通していることを意味する。仕様が共通するとは、例えば、モータの出力、回転数、寸法の少なくとも一部が同じであることを意味してもよいし、互いに代替可能であることを意味してもよいし、モータ以外の部品の組み立てに影響しない程度に設計が同じであることを意味してもよい。
【0086】
（３）他の態様では、上記（１）又は（２）の態様において、
前記複数台の圧縮機を制御するための制御装置（例えば上記実施形態の制御装置２００）を備え、
前記制御装置は、前記冷凍システムの起動時に、前記膨張機の入口における前記冷媒の温度に基づいて、前記複数台の圧縮機の一部を動作するように、前記複数台の圧縮機を制御する。
前記複数台の圧縮機を制御するための制御装置（例えば上記実施形態の制御装置２００）を備え、
前記制御装置は、前記冷凍システムの起動時に、前記膨張機の入口における前記冷媒の温度に基づいて、前記複数台の圧縮機の一部を動作するように、前記複数台の圧縮機を制御する。
【0087】
上記（３）の態様によれば、冷凍システムの起動時に複数台の圧縮機の一部を動作することで、同軸圧縮機におけるサージング発生を効果的に防止できる。
【0088】
（４）他の態様では、上記（３）の態様において、
前記制御装置は、起動状態にある前記圧縮機の回転数を減少するように制御した後、前記複数台の圧縮機の起動台数を変更するように制御する。
前記制御装置は、起動状態にある前記圧縮機の回転数を減少するように制御した後、前記複数台の圧縮機の起動台数を変更するように制御する。
【0089】
上記（４）の態様によれば、複数台の圧縮機の起動台数を変更する場合には、先に起動された圧縮機の回転数を減少させることで、各圧縮機にサージングが発生することを防止しながら、スムーズに起動台数を変更できる。
【0090】
（５）他の態様では、上記（１）から（４）のいずれか一態様において、
前記冷媒経路は、前記膨張機一体型圧縮機が有する圧縮機（例えば上記実施形態の中段圧縮機１１０Ｂ）の上流側及び下流側をバイパスするように構成されたバイパスライン（例えば上記実施形態の第２バイパスライン１７０）と、
前記バイパスライン上に設けられたバイパスバルブ（例えば上記実施形態の第２バイパスバルブ１７２）と
を備える。
前記冷媒経路は、前記膨張機一体型圧縮機が有する圧縮機（例えば上記実施形態の中段圧縮機１１０Ｂ）の上流側及び下流側をバイパスするように構成されたバイパスライン（例えば上記実施形態の第２バイパスライン１７０）と、
前記バイパスライン上に設けられたバイパスバルブ（例えば上記実施形態の第２バイパスバルブ１７２）と
を備える。
【0091】
上記（５）の態様によれば、バイパスラインに設けられたバイパスバルブの開度を調整することで、各圧縮機におけるサージングを効果的に防止できる。
【0092】
（６）他の態様では、上記（５）の態様において、
前記バイパスバルブは、前記膨張機の入口における前記冷媒の温度に基づいて、前記膨張機一体側圧縮機が有する圧縮機における前記冷媒の流量が所定値以上になるように制御される。
前記バイパスバルブは、前記膨張機の入口における前記冷媒の温度に基づいて、前記膨張機一体側圧縮機が有する圧縮機における前記冷媒の流量が所定値以上になるように制御される。
【0093】
上記（６）の態様によれば、膨張機の入口における冷媒の温度が上昇することでサージングが発生するおそれがある場合には、バイパスバルブの開度を制御し、膨張機一体型圧縮機が有する圧縮機における冷媒流量を所定値以上に確保することでサージング発生を防止できる。
【0094】
（７）他の態様では、上記（６）の態様において、
前記冷媒の冷却速度が略一定になるように、前記圧縮機又は前記膨張機一体型圧縮機の回転数が前記バイパスバルブの開度と協調制御される。
前記冷媒の冷却速度が略一定になるように、前記圧縮機又は前記膨張機一体型圧縮機の回転数が前記バイパスバルブの開度と協調制御される。
【0095】
上記（７）の態様によれば、バイパスバルブの開度制御とともに圧縮機又は膨張機一体型圧縮機の回転数を協調制御することで、冷媒経路を流れる冷媒の冷却速度が略一定にされる。これにより、起動時から通常運転時までの予冷期間において、冷却速度を調整／修正し、冷媒温度を精度よく制御することが可能となる。
【0096】
（８）他の態様では、上記（１）から（７）のいずれか一態様において、
前記複数台の圧縮機の各々は、前記冷媒経路に対して直列接続された複数の圧縮機を含む同軸圧縮機（例えば上記実施形態の同軸圧縮機１１８）である。
前記複数台の圧縮機の各々は、前記冷媒経路に対して直列接続された複数の圧縮機を含む同軸圧縮機（例えば上記実施形態の同軸圧縮機１１８）である。
【0097】
上記（８）の態様によれば、複数台の圧縮機として同軸圧縮機（多段圧縮機）を用いることで、単段圧縮機に比べて大きな圧縮比を得るとともに、高効率化を図ることができる。
【符号の説明】
【0098】
１００ 冷凍システム
１０１ 冷媒経路
１０２ 圧縮機ユニット（１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ）
１０３ 膨張機
１０４ 冷却部
１０５ 冷熱回収熱交換器
１０６ 超電導機器
１０７ 冷媒経路
１０８ ポンプ
１０９ コールドボックス
１１０ 圧縮機
１１０Ａ 低段圧縮機
１１０Ｂ 中段圧縮機
１１０Ｃ 高段圧縮機
１１２（１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ） 熱交換器
１１４Ａ 第１モータ
１１４Ｂ 第２モータ
１１６Ａ，１１６Ｂ 出力軸
１１８（１１８Ａ，１１８Ｂ） 同軸圧縮機
１２０ 膨張機一体型圧縮機
１２２－１，１２２－２ ラジアル磁気軸受
１２６ スラスト磁気軸受
１２７－１，１２７－２ アキシャルロータディスク
１２８ ケーシング
１３０ モータケーシング
１３２－１ 低段圧縮機用インペラケーシング
１３２－２ 中段圧縮機用インペラケーシング
１３２－３ 高段圧縮機用インペラケーシング
１３４－１ 膨張機用インペラケーシング
１３６Ａ，１３６Ｂ ロータ
１３８Ａ，１３８Ｂ ステータ
１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４２ インペラ
１４４ 第１ライン
１４６Ａ，１４６Ｂ 第２ライン
１４８Ａ，１４８Ｂ 第３ライン
１５０ 第４ライン
１５２ 第５ライン
１５４Ａ，１５４Ｂ 第６ライン
１５６Ａ，１５６Ｂ 第７ライン
１５８ 第８ライン
１６０ 第１バルブ
１６２ 第２バルブ
１６４ 第３バルブ
１６６ 第１バイパスライン
１６８ 第１バイパスバルブ
１７０ 第２バイパスライン
１７２ 第２バイパスバルブ
１７４ 第３バイパスライン
１７６ 第３バイパスバルブ
１７８ 高圧冷媒ライン
１８０ 低圧冷媒ライン
１８２ 第４バイパスライン
１８４ バッファタンク
１８６ 第４バルブ
１８８ 第５バルブ
２００ 制御装置
１０１ 冷媒経路
１０２ 圧縮機ユニット（１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ）
１０３ 膨張機
１０４ 冷却部
１０５ 冷熱回収熱交換器
１０６ 超電導機器
１０７ 冷媒経路
１０８ ポンプ
１０９ コールドボックス
１１０ 圧縮機
１１０Ａ 低段圧縮機
１１０Ｂ 中段圧縮機
１１０Ｃ 高段圧縮機
１１２（１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ） 熱交換器
１１４Ａ 第１モータ
１１４Ｂ 第２モータ
１１６Ａ，１１６Ｂ 出力軸
１１８（１１８Ａ，１１８Ｂ） 同軸圧縮機
１２０ 膨張機一体型圧縮機
１２２－１，１２２－２ ラジアル磁気軸受
１２６ スラスト磁気軸受
１２７－１，１２７－２ アキシャルロータディスク
１２８ ケーシング
１３０ モータケーシング
１３２－１ 低段圧縮機用インペラケーシング
１３２－２ 中段圧縮機用インペラケーシング
１３２－３ 高段圧縮機用インペラケーシング
１３４－１ 膨張機用インペラケーシング
１３６Ａ，１３６Ｂ ロータ
１３８Ａ，１３８Ｂ ステータ
１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４２ インペラ
１４４ 第１ライン
１４６Ａ，１４６Ｂ 第２ライン
１４８Ａ，１４８Ｂ 第３ライン
１５０ 第４ライン
１５２ 第５ライン
１５４Ａ，１５４Ｂ 第６ライン
１５６Ａ，１５６Ｂ 第７ライン
１５８ 第８ライン
１６０ 第１バルブ
１６２ 第２バルブ
１６４ 第３バルブ
１６６ 第１バイパスライン
１６８ 第１バイパスバルブ
１７０ 第２バイパスライン
１７２ 第２バイパスバルブ
１７４ 第３バイパスライン
１７６ 第３バイパスバルブ
１７８ 高圧冷媒ライン
１８０ 低圧冷媒ライン
１８２ 第４バイパスライン
１８４ バッファタンク
１８６ 第４バルブ
１８８ 第５バルブ
２００ 制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】